Development of early detection methods for photoaging by using loop-mediated ısothermal amplification (LAMP)

Abstract

Cilt yaşlanması, genetik faktörler ve UV maruziyeti, kirlilik, yaşam tarzı alışkanlıkları gibi çevresel etkenlerin karmaşık etkileşimiyle ortaya çıkan bir süreçtir. UV radyasyonu, DNA hasarı ve oksidatif stres yoluyla foto-yaşlanmayı tetikleyerek kırışıklıklar, elastikiyet kaybı, yaşlık lekeleri ve çillenme gibi pigmentasyon değişikliklerine yol açar. Kronik UV maruziyeti aynı zamanda cilt kanseri riskini artırır. Bu süreçte genetik yatkınlık da kritik bir rol oynar—cilt pigmentasyonunda etkili genlerdeki tek nükleotid polimorfizmleri (SNP'ler), bireylerin hem foto-yaşlanmaya hem de cilt kanserine duyarlılığını artırabilir. Bu SNP'lerin erken tespiti, bireysel risk değerlendirmesi ve önleyici stratejiler geliştirilmesine olanak sağlayabilir. Döngü aracılı izotermal amplifikasyon (LAMP), SNP genotiplemesi için bir alternatif yöntem olarak sunulabilir. Sabit sıcaklıkta 20-40 dakika içinde, 6-8 adet primer kullanarak DNA'yı yüksek özgüllükle çoğaltır. Kolorimetrik sonuç değerlendirmesi ve düşük ekipman gereksinimleri, bu yöntemi hasta başı tanı testleri için optimize eder. Bu çalışmada, LAMP yöntemi kullanılarak tükürükten elde edilmiş DNA örneklerinden üç klinik açıdan önemli SNP (MC1R rs1805006, HERC2 rs12913832, MTHFR rs1801133) analiz edilmiştir. Katılımcıların demografik verileri, deri fototipleri ve fotohasar dereceleri değerlendirilmiş, referans genotipler Sanger dizileme ve PCR-RFLP gibi geleneksel yöntemlerle belirlenmiştir. LAMP analizi, MTHFR SNP'sini kolorimetrik sonuç görüntülemesiyle başarılı şekilde genotiplemiştir. HERC2 ve MC1R için amplifikasyon sağlansa da net genotip ayrımı yapılamamış ve optimizasyona ihtiyaç duyulmuştur. Yöntemin hızlı sonuç vermesi, az ekipman gerektirmesi ve invaziv olmayan örnekleme yaklaşımı, geniş ölçekli taramalarda potansiyelini ortaya koymaktadır. Alel-spesifik tespitindeki kısıtlamalara rağmen, bu bulgular LAMP'in cilt kanseri önlemede erişilebilir bir genetik test platformu olabileceğini göstermektedir. Gelecekte yapılacak iyileştirmelerle, kişiselleştirilmiş bakım uygulamalarına katkı sağlaması beklenmektedir.Skin aging is a complex process influenced by intrinsic genetic factors and extrinsic environmental influences like UV exposure, pollution, and lifestyle habits. UV radiation in particular drives photoaging through DNA damage and oxidative stress, causing wrinkles, elasticity loss, and pigmentation changes such as age spots and freckles. Chronic UV exposure also increases the risk of skin cancer. Importantly, genetic predisposition contributes to these outcomes—single nucleotide polymorphisms (SNPs) in skin-pigmentation genes can heighten susceptibility to both photoaging and skin cancer. Early detection of these SNPs could help assess an individual's predisposition and inform preventive strategies. Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) offers a simple alternative to SNP genotyping, amplifying DNA at constant temperature in 20-40 minutes using multiple primers for high specificity. The colorimetric detection method and minimal equipment requirements make it perfectly suited for point-of-care applications. This study utilized LAMP to analyse three clinically relevant SNPs (MC1R rs1805006, HERC2 rs12913832, MTHFR rs1801133) from saliva DNA samples, selected through comprehensive literature review. Participants' demographic data, skin phototypes, and photodamage were assessed prior to saliva collection. Genotyping was first performed using conventional methods (Sanger sequencing, PCR-RFLP) to establish reference genotypes, followed by LAMP analysis for direct comparison. The LAMP assay successfully genotyped MTHFR using colorimetric end-point detection. Although specific amplification was achieved for HERC2 and MC1R, clear genotype discrimination could not be established, requiring further optimization. The technique's rapid turnaround, minimal equipment needs, and non-invasive sampling approach highlight its potential for large-scale screening, despite current limitations in allele-specific detection. These results demonstrate LAMP's potential as an accessible genetic testing platform for skin cancer prevention, with future refinements expected to enable more personalized care.